电动汽车用高容量铅酸蓄电池的纳米硅胶体电解质.pdf

本发明公开了一种电动汽车用高容量胶体密封免维护铅酸蓄电池的一种纳米硅胶体电解质产品的生产工艺，其特征是组分如下：纳米二氧化硅、分析纯硫酸、聚丙烯酰胺、硅酸钠、硫酸钠、无水乙醇及高纯水。有机物与催化剂的介入提高了离子迁移的速度，使之成为一种高性能的纳米硅胶体电解质，其主要由纳米二氧化硅的硅氧键形成了骨架，它的小分子效应形成了几维乃至多维的离子迁移的通道，从而达到了降低内阻，提高容量的效果。本发明使用的硅酸钠经过特殊工艺处理后，其二氧化硅粒径控制在1～100纳米之间，胶体的凝胶时间可以根据需要人为控制，避免了凝胶后灌注难以发挥其特性的弊病，胶体的包容性解决了电解液分层影响蓄电池寿命的顽疾，增强了耐温变性能及耐深放电性能，因此延长了蓄电池的循环寿命。

1、  一种电动汽车用铅酸蓄电池的纳米硅胶体电解质，其特征在于组分如下：
纳米二氧化硅、分析纯硫酸、聚丙烯酰胺、硅酸钠、硫酸钠、无水乙醇及高纯水。

2、  根据权利要求1所述的电动汽车用铅酸蓄电池的纳米硅胶体电解质，其特征在于组分的重量百分比例如下：
纳米二氧化硅              0.01～5％
分析纯硫酸                30～55％
聚丙烯酰胺                0.5～5％
硅酸钠                    0.02～25％
硫酸钠                    0.01～12％
无水乙醇                  0.01～5％
高纯水                    33～69％。

电动汽车用高容量铅酸蓄电池的纳米硅胶体电解质
技术领域
本发明涉及用于电动汽车的高容量胶体密封免维护铅酸蓄电池，尤其适用于装配管式极板、AGM隔板的一种电动汽车用密封免维护铅酸蓄电池的胶体电解质生产工艺。
背景技术
近年来，密封免维护铅酸蓄电池技术发展迅速，其广泛应用于应急电源、UPS、太阳能储能电池、风力发电储能电池、矿灯、电动工具、电动助力车、电动汽车等。尤其是电动汽车系列产品，要求体积小、容量大、充电时间短、放电时间长，深循环放电深度要求在80％时，放电循环次数达到≥400次，加之人们开车习惯、充电方式、电动机工作效率等问题，给蓄电池行业提出了更高的要求，高容量密封铅酸(胶体)蓄电池技术的产生，使以上目标的实现成为现实。
但现有的密封免维护铅酸(胶体)蓄电池技术，无论是采用硅酸钠还是气相二氧化硅做原料(硫酸凝固剂)，都存在内阻大、容量低、放电性能下降、热失控、电池充电鼓胀变形、爆炸、循环寿命只有300次左右(标准≥400次)等不足。该胶体电解液不能满足电动汽车蓄电池的要求，更不适合使用在管式极板、AGM隔板装配的蓄电池上。
发明内容
本发明的目的是针对现有胶体电解液存在上述的不足，提供一种电动汽车用高容量胶体密封免维护铅酸蓄电池的新型纳米硅胶体电解质，适合使用管式极板与涂膏极板、AGM隔板组装高容量密封免维护铅酸(胶体)蓄电池，内阻小、放电性能提高、电池容量大、循环寿命长。
本发明提供的纳米硅胶体电解质，其特征在于组分如下：
纳米二氧化硅、分析纯硫酸、聚丙烯酰胺、硅酸钠、硫酸钠、无水乙醇及高纯水。
上述组分的重量百分比例如下：
纳米二氧化硅               0.01～5％
分析纯硫酸(H₂SO₄)          30～55％
聚丙烯酰胺(C₃H₅NO)         0.5～5％
硅酸钠(Na₂SiO₃)         0.02～25％
硫酸钠(Na₂SO₄)          0.01～12％
无水乙醇(CH₃CH₂OH)      0.01～5％
高纯水(H₂O)             33～69％。
生产方法：
1、将上述硫酸加高纯水稀释加催化剂(硫酸钠)调混待用；
2、将上述硅酸钠加高纯水稀释加催化剂(聚丙烯酰胺、无水乙醇)调混待用；
3、将上述两种液体等体积混合即可得到一种高性能的电动汽车用高容量密封免维护铅酸(胶体)蓄电池的纳米硅胶体电解质。
本发明的优点：适合使用管式极板与涂膏极板、AGM隔板组装高容量密封免维护铅酸(胶体)蓄电池，内阻小、放电性能提高、电池容量大、循环寿命长。使用本发明纳米硅胶体电解质灌注的6-DGJ-120型蓄电池的性能指标，在25℃正常使用情况下循环次数在1000次以上(QC/T742--2006电动汽车用铅酸蓄电池标准≥400次)。
具体实施方式
实施例一
纳米二氧化硅(SIO₂)        0.25％
分析纯硫酸(H₂SO₄)         30.6％
聚丙烯酰胺(C₃H₅NO)        3.6％
硅酸钠(Na₂SiO₃)           19％
硫酸钠(Na₂SO₄)            0.05％
无水乙醇(CH₃CH₂OH)        1.3％
高纯水(H₂O)               45.2％。
生产方法：
1、将上述硫酸加18％高纯水稀释加催化剂(硫酸钠)调混待用；
2、将上述硅酸钠加27.2％高纯水稀释加催化剂(聚丙烯酰胺、无水乙醇)调混待用；
3、将上述两种液体等体积混合即可得到一种高性能的电动汽车用高容量密封免维护铅酸(胶体)蓄电池的纳米硅胶体电解质。
实施例二
纳米二氧化硅(SIO₂)       0.7％
分析纯硫酸(H₂SO₄)        36.8％
聚丙烯酰胺(C₃H₅NO)       1.1％
硅酸钠(Na₂SiO₃)          10.2％
硫酸钠(Na₂SO₄)           5％
无水乙醇(CH₃CH₂OH)       3.5％
高纯水(H₂O)              42.7％
生产方法同实施例1。
实施例三
纳米二氧化硅(SIO₂)       1.5％
分析纯硫酸(H₂SO₄)        41.9％
聚丙烯酰胺(C₃H₅NO)       0.5％
硅酸钠(Na₂SiO₃)          3.0％
硫酸钠(Na₂SO₄)           1.9％
无水乙醇(CH₃CH₂OH)       0.6％
高纯水(H₂O)              50.6％
生产方法同实施例1。
实施例四
纳米二氧化硅(SIO₂)       5％
分析纯硫酸(H₂SO₄)        34.2％
聚丙烯酰胺(C₃H₅NO)       0.6％
硅酸钠(Na₂SiO₃)          0.8％
硫酸钠(Na₂SO₄)           3.3％
无水乙醇(CH₃CH₂OH)       0.68％
高纯水(H₂O)              55.42％
生产方法同实施例1。
实施例五
纳米二氧化硅(SIO₂)                    4.5％
分析纯硫酸(H₂SO₄)                     46.62％
聚丙烯酰胺(C₃H₅NO)                    1％
硅酸钠(Na₂SiO₃)                       0.06％
硫酸钠(Na₂SO₄)                        1.39％
无水乙醇(CH₃CH₂OH)                    1.03％
高纯水(H₂O)                           45.4％
生产方法同实施例1。
实施例六
纳米二氧化硅(SIO₂)                    3％
分析纯硫酸(H₂SO₄)                     39％
聚丙烯酰胺(C₃H₅NO)                    2.2％
硅酸钠(Na₂SiO₃)                       1.6％
硫酸钠(Na₂SO₄)                        0.27％
无水乙醇(CH₃CH₂OH)                    1.53％
高纯水(H₂O)                           52.4％
生产方法同实施例1。
实施例七
纳米二氧化硅(SIO₂)                    2％
分析纯硫酸(H₂SO₄)                     36％
聚丙烯酰胺(C₃H₅NO)                    1.3％
硅酸钠(Na₂SiO₃)                       6.7％
硫酸钠(Na₂SO₄)                        8.1％
无水乙醇(CH₃CH₂OH)                    3.5％
高纯水(H₂O)                           42.4％
生产方法同实施例1。
实施例八
纳米二氧化硅(SIO₂)              2.8％
分析纯硫酸(H₂SO₄)               40.2％
聚丙烯酰胺(C₃H₅NO)              2.9％
硅酸钠(Na₂SiO₃)                 11.5％
硫酸钠(Na₂SO₄)                  0.3％
无水乙醇(CH₃CH₂OH)              0.8％
高纯水(H₂O)                     41.5％
生产方法同实施例1。